物理學系

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本系師資陣容堅強,現有教授15人、副教授12人、助理教授2人、名譽教授5人,每年國科會補助之專題研究計畫超過廿個,補助之經費每年約三千萬,研究成果耀眼,發表於國際著名期刊(SCI)的論文數每年約70篇。

近年來已在課程方面 著手變革,因應學子的各種不同的生涯規劃與需求,加強職業輔導與專業能力的提升,增加高科技相關課程,提供光電學程(光電半導體、半導體製程技術、近代光 學與光電科技等)、凝態物理、表面物理與奈米科技、高能與理論物理、生物物理、應用物理等研究發展專業人才,並配合博士逕讀辦法,讓大學部學生最快能在五 年內取的碩士(透過碩士班先修生),八年內取得博士,有助於提升本系基礎與應用研發能量,為各學術研究機構與業界高科技創新與研發人力(包括在光電業、半 導體製造業、電腦週邊產業等)。

本系亦推動網路教學(科學園)與數位科學研究,作為提供科學教學與學習系統平台的強化支援,並除了原先開設的教育學程外,多增強學生英語教學的能力,與世界科學教師系統連結,在教師從業方面,塑造世界級的物理科學教師,發揮教育影響力。

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    雷射照射下石墨烯/二硫化鉬與六方氮化硼/二硫化鉬雙層異質結構之穩定性
    (2023) 許聖郁; Hsu, Sheng-Yu
    本研究使用拉曼光譜及螢光光譜,研究了二硫化鉬和石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等結構在不同雷射功率下的穩定性。結果顯示,在石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等異質結構中,薄膜能夠隔絕大氣並增強二硫化鉬受雷射影響的穩定性。原子力顯微鏡表面形貌和拉曼光譜顯示,經過56 mW、30 mW雷射照射裸露的二硫化鉬後,二硫化鉬會凸起並發生結構變化,並且拉曼訊號在30分鐘後衰減至原本的10 %。結構變化的過程中,A1g和E2g兩個特徵峰會發生紅移,A1g的紅移是由氧化產生的p-dope所引起,而E2g則是由結構變化產生的應變所導致。對於石墨烯/二硫化鉬系統,我們觀察到不同的光譜特徵。在雷射照射過程中,拉曼特徵峰和光致螢光強度並沒有快速下降,這顯示結構變化現象被抑制。而對於六方氮化硼/二硫化鉬30 mW的實驗組中,觀察到拉曼特徵峰和光致螢光強度呈現先上升的趨勢,因此推測在略低於30 mW雷射的環境下,六方氮化硼/二硫化鉬能夠保持穩定。結果顯示石墨烯/二硫化鉬受雷射照射影響的穩定性最佳,六方氮化硼/二硫化鉬次之,未經覆蓋而裸露的二硫化鉬穩定性最差。
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    二硫化鉬相關異質結構分析
    (2021) 許銓喆; Hsu, Chuan-Che
    我們分析二硫化鉬異質結構的物理特性,我們將鐵磁性材料(鐵、鈷鈀合金)和功能性材料(金、C60)鍍在二硫化鉬的薄片上。所有實驗中的二硫化鉬都使用化學氣相沉積(CVD)來製備於二氧化矽/矽(1 0 0)上。在鍍上異質結構之前,我們都會利用原子力顯微鏡(AFM)、光致發光光譜(PL)和拉曼光譜(Raman)來檢查二硫化鉬的基本性質。形貌上,發現一些有趣的現象:高溫下(約500 k)在二硫化鉬上鈷鈀合金的實驗中觀察到有奈米顆粒會聚集在單層二硫化鉬的邊緣,然而在多層二硫化鉬中這些奈米顆粒則在每層邊緣平行排列,且我們也觀察到光致發光的quenched (淬滅)現象,這證明高溫下鈷鈀合金也有覆蓋在二硫化鉬的平台表面上且非常的平坦,粗糙度約小於±0.5 nm,相較之下,常溫下成長在二硫化鉬的鈷鈀合金薄膜卻很粗糙(粗糙度~±2 nm)。再來是關於二硫化鉬上金(2~8 nm),我們觀察到高度反轉的現象。鍍金前,二硫化鉬到基板二氧化矽的台階高度為 +0.66 nm,這大約是正常的二硫化鉬的單層厚度。鍍金後,二硫化鉬到基板之間的高度反轉成(約-1.0至-3.5 nm)。此高度反轉現象的原因是金在二硫化鉬和基板上的不同生長模式,且這機制會取決於金的鍍膜時的溫度和金的厚度。關於磁性方面,令人驚訝的是我們觀察到鐵磁性材料(鐵、鈷鈀合金)/二硫化鉬與旁邊的基板二氧化矽之間有magnetic decoupling(磁去耦合)的現象。儘管二硫化鉬厚度(~0.66 nm)比鐵或鈷鈀合金的厚度更薄,關於3.6 nm的鐵在二硫化鉬上的矯頑場 (Hc) 為 28 ±5 Oe,然旁邊區域基板二氧化矽上的3.6 nm Fe的Hc約為 58 ±5 Oe,可看出矯頑場有明顯的差異(約30 Oe),之所以會有magnetic decoupling是由於鐵在不同基材上具有明顯的界面的磁各異向性。且也觀察到鈷鈀合金在二硫化鉬上也有類似的現象,在二硫化鉬上的鈷鈀合金(8 nm)的Hc為 52 ±3 Oe,旁邊的基板二氧化矽上的鈷鈀合金Hc 為 64 ±3 Oe,可得知鈷鈀合金上也會觀察到magnetic decoupling的現象。 最後,關於有機材料在二硫化鉬上的研究,隨著C60覆蓋度的增加,PL峰值從原本是二硫化鉬主導的1.83 eV變為C60主導的1.69 eV,此外在 C60/二硫化鉬這異質結構上證明了連續雷射會導致C60脫附。大約10 mW/µm2 的雷射功率就足以讓二硫化鉬薄片中的 20 nm C60脫附,所以可用這方法設計約為 500 nm微觀圖案。除了形態結構之外,還通過連續雷射誘導C60脫附的方法,來觀察在C60/二硫化鉬上微觀圖形的PL,關於上述在二維材料二硫化鉬基本研究(形貌,磁性,有機材料雕製微觀圖形),相信這對未來的二維材料的二硫化鉬自旋電子應用或元件設非常有幫助。
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    利用雷射對富勒烯/二硫化鉬異質結構的效應雕製微觀圖形
    (2020) 馬康耀; Ma, Kang-Yao
    本次實驗的內容主要在探討,成長於二氧化矽(SiO2)基板上的二硫化鉬(MoS2)與C60組合而成的樣品,在綠光雷射下的拉曼效應(Raman effect)以及光致發光(Photoluminescence PL)的結果,以及其表面形貌;並且藉由改變不同雷射功率,觀察C60的脫附現象(desorption)。 樣品的製備為利用化學氣象沉積(CVD)在二氧化矽(SiO2)基板上沉積出二硫化鉬(MoS2)薄膜,再利用超高真空鍍膜技術將C60鍍上;利用原子力顯微鏡(AFM)與拉曼效應、光致發光光譜分析對C60/MoS2樣品的表面結構以及半導體性質進行量測。實驗結果發現,改變不同的雷射功率,以及照射時間,可以對C60的光致發光特徵峰造成影響,進而探討雷射對C60造成的脫附現象;實驗中發現使用波長532 nm功率 5 mW的雷射以1分鐘與6分鐘的照射時間,分別可以使樣品造成 C60的PL峰值以及MoS2的PL峰值的下降,並利用此現象對C60/MoS2異質結構進行微觀圖形的雕製。